山東華特主要大類磁選設備最新研發(fā)成果簡述

賈洪利 劉風亮 王兆連 王 磊 劉茂堂

（山東華特磁電科技股份有限公司）

我國的鐵礦資源儲量大，但富礦很少，約占總儲量的5%。隨著開采強度和規(guī)模的擴大，資源品位和開采品位總體呈下降趨勢，且通常嵌布粒度細、共生關(guān)系復雜，因而選別難度較大，不僅需要有合理的選別工藝，還必須有高效的磁選設備。

1 國內(nèi)磁選設備現(xiàn)狀［1-6］

我國鐵礦石受礦石性質(zhì)影響，對磁選設備的要求越來越高。多年以來，對磁性礦物脫泥、精選，我國一直沿用脫泥槽、磁選柱等設備，耗水量較大，提精控尾效果不盡理想。近幾年，隨著分選技術(shù)的不斷提高，新研發(fā)的提精降渣磁選機、電磁淘洗精選機開始進入市場，對磁性礦脫泥、精選起到了很好的效果，而且具有濃縮、節(jié)水功效，在工藝流程方面，還有減少普通磁選機數(shù)量，縮短工藝流程的功效。

提精降渣磁選機可在保證回收率不降低的情況下，提高精礦品位2個百分點以上。提精降渣磁選機可與電磁淘洗精選機組合使用，可替代反浮選工藝流程，避免藥劑對環(huán)境的污染。

對弱磁性難選礦石，采用浮選工藝易污染環(huán)境，有的國內(nèi)高梯度磁選機分選效果不理想，進口低溫超導磁選機價格昂貴，山東華特磁電科技股份有限公司研發(fā)的5 T 低溫超導磁選機和1.8 T 油水復合冷卻立環(huán)高梯度磁選機已成功應用于稀土等細粒弱磁性礦石的分選。

立環(huán)脈動高梯度磁選機是20 世紀80 年代開始研制的一種用于弱磁性物料分選的磁選設備，目前已成為弱磁性物料分選的主要設備。傳統(tǒng)立環(huán)高梯度磁選機勵磁線圈冷卻以水內(nèi)冷為主，由于流道截面較小，散熱量小，磁場很難做得很高，分選腔背景磁場強度一般在1.4 T 以下，且分選環(huán)徑主要在3 m以下，較難滿足對高場強、特大處理量的要求。設備操作以人工操作為主，按照國家智慧礦山發(fā)展需求，有待于向智能化方向發(fā)展。

尾礦回收機是針對提高資源利用率而發(fā)展起來的一種磁性礦物回收設備，以回收粗粒級磁性物料為主，對于細粒級磁性物料的一并回收將成為相關(guān)設備廠家研發(fā)的重點方向。

2 公司的主要磁選設備

2.1 大筒徑永磁濕式預選機

20 世紀，我國的筒式預選機以中小型為主（滾筒直徑1.5 m以下），單機處理量小，噸礦處理成本高，工藝布置復雜，不適合大型礦山生產(chǎn)要求。華特磁電從我國鐵礦生產(chǎn)實際出發(fā)，研制出直徑1.8 m 的大筒徑永磁濕式預選機，解決了常規(guī)磁選設備使用量多、占地面積大、能耗高、工藝布置復雜等問題。該規(guī)格磁選機在同等磁包角條件下筒表面分選區(qū)更長，在相同磁極寬度情況下磁極數(shù)量更多，在磁極數(shù)量不變情況下為磁極更寬更高，磁場作用深度更深，設備有效工作空間更大，有效改善了分選指標。該設備的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

該磁選機的磁系采用寬窄磁極分區(qū)布置，掃選區(qū)采用寬磁極，由鐵氧體和釹鐵硼組成復合磁系，透磁深度大，有利于減少尾礦中鐵礦物的流失；精選區(qū)采用小極距、多磁極結(jié)構(gòu)，增加磁性物翻轉(zhuǎn)次數(shù)，有利于減少夾雜，提高精礦品位；磁系包角（160°）明顯大于普通順流型磁選機（127°），在相同磁包角情況下滾筒的有效分選長度長，夾雜的脈石更容易脫出，提高了設備的分選效果。

CTY1850 型永磁濕式預選機噸礦耗電量僅0.082 kW，只有直徑1.2、1.5 m磁選機的一半左右。

該磁選機在塔東礦業(yè)公司的運行表明，與中小型磁選設備相比，在精礦品位相同的情況下，所拋尾礦磁性鐵含量降低60%左右；且運行穩(wěn)定，磁性礦物回收率高，處理量大，運行成本低，工作可靠，維護費用低，工藝布置簡化，在同等處理量條件下，占地面積較小，具有廣闊的應用前景。

2.2 低溫超導磁選機

我國是稀土資源大國，約占全球總量的38%，主要分布在內(nèi)蒙古的白云鄂博、贛南、粵北、四川和山東等地。含有稀土的近300 種礦物中的絕大部分與其他礦物具有密切的共生或伴生關(guān)系，這導致稀土資源品位低，選礦工藝復雜，生產(chǎn)成本高。

華特磁電通過技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)出適用于稀土礦石分選的5 T 低溫超導磁選機、1.8 T 強制油冷卻立環(huán)高梯度磁選機等強磁選設備，提高了資源的綜合利用率。

2.2.1 同類產(chǎn)品比較

國外生產(chǎn)的低溫超導磁選機每年至少需要補充500 L液氦。山東華特和中科院高能所聯(lián)合研制的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低溫超導磁選機，首次采用閉式循環(huán)制冷技術(shù)，不但液氦容量?。▏獯胚x機一般不小于1 000 L，華特磁選機小于400 L），而且液氦不再向超導磁體外部環(huán)境泄漏，實現(xiàn)了液氦零揮發(fā)。

國外同類型超導磁選機使用非固定的電流引線，華特磁電研制的低溫超導磁選機優(yōu)化設計了二元電流引線，可以實時調(diào)整超導線圈的運行電流，中心磁場可實時連續(xù)調(diào)整。超導磁體體積小，采用低漏熱杜瓦結(jié)構(gòu)，與同類產(chǎn)品相比直徑縮小20%以上。

2.2.2 應用效果

2019 年在國內(nèi)某稀土礦（REO、CaF2品位分別為7.15%、65.28%）采用立環(huán)磁選機與超導磁選機串聯(lián)工藝，磁選后的非磁性礦為螢石精礦，兩段磁選所產(chǎn)生的磁性物為稀土富集物，立環(huán)磁選機所獲得的磁性物REO 品位為13.62%、超導磁選機磁性物REO 品位為6.61%、超導磁選機非磁性物CaF2品位為96.02%、REO品位為0.67%。

經(jīng)過兩道串聯(lián)強磁選后，最終產(chǎn)品CaF2含量可達到90%以上，REO 含量保證在1%以下，解決了螢石精礦含稀土高的問題。目前該技術(shù)與裝備已在內(nèi)蒙古、山東和四川等地選礦廠廣泛應用，不僅選礦指標穩(wěn)定，工藝流程短，減少浮選藥劑的使用，減少環(huán)境污染，提高資源利用率，還大幅度降低了生產(chǎn)成本。

2.3 提精降渣磁選機

我國的磁鐵礦具有貧、細、雜等特點，且大多含硅、硫、磷等雜質(zhì)，“提鐵降雜”已成為提高鐵精礦品位的重要手段。提精降渣磁選機采用大包角、多磁極的磁系結(jié)構(gòu)，結(jié)合磁攪動裝置、多級漂洗水裝置、頂部水簾結(jié)構(gòu)以及新型順流型槽體形式，有效解決了普通磁選機因磁團聚包裹雜質(zhì)而難以獲得高品質(zhì)鐵精礦的問題。與普通磁選機相比，提精降渣磁選機可在保證回收率的前提下，提高精礦品位2個百分點以上。該設備不僅適合磁鐵礦的最終精選，而且可用于各中間磁選作業(yè)，也可與電磁淘洗精選機配合使用，替代磁鐵礦的反浮選除雜，因而具有環(huán)境效益。

提精降渣磁選機采用大包角多磁極的磁系設計，選用稀土釹鐵硼及鐵氧體磁塊組成的復合磁系，圓周方向采用N 極和S 極交替排列，磁系采用270°大包角多磁極的磁系結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)磁選機相比，選別帶增長，礦物翻滾次數(shù)增多，滾筒內(nèi)部增加磁攪動裝置，使礦物在短時間內(nèi)呈現(xiàn)松散狀態(tài)，有利于剔除礦物中的夾雜，提高精礦品位。

采用管式給礦箱，通過夾縫式布料和溢流堰的雙重作用，使礦物在長度方向布料均勻。采用多道漂洗水簾，利用漂洗水管上特定排布的噴嘴，實現(xiàn)對礦物的漂洗，最大可能地提高精礦品位。

2.3.1 同類產(chǎn)品比較

與普通磁選機相比，提精降渣磁選機采用變截面夾縫給礦管，給礦更均勻。沖洗水增加漂洗水簾，大包角、多磁極結(jié)構(gòu)，物料翻滾次數(shù)增加，在保證精礦品位與尾礦品位相同的狀態(tài)下，提精降渣磁選機臺時處理量高，可簡化選礦流程，降低生產(chǎn)成本。

在處理量相當情況下，磁選柱、淘洗機的耗水量高于提精降渣磁選機。以處理50 t物料計，淘洗機耗水量為330 m3［1］，提精降渣磁選機僅需75 m3。

目前的脫泥濃縮設備、淘洗磁選機和磁選柱外形尺寸普遍大，最大高度7～8 m 的設備處理量一般不超過100 t/h；提精降渣磁選機最大筒徑2 m 時的高度僅為3 m左右，但處理量可達150 t/h以上。

2.3.2 應用效果

（1）本溪某細粒嵌布的磁鐵礦石（TFe 品位28.10%）磁性鐵占有率達88.44%，將礦石磨至-200目80%，然后采用提精降渣磁選機（318.47 kA/m）進行粗選，獲得TFe 品位52.08%、回收率81.23%的粗精礦；然后把粗精礦塔磨機再磨至-600 目85%左右，分別用提精降渣磁選機（398.09 kA/m）1次精選，用普通磁選機進行2 次精選，磁場強度分別為143.31 kA/m 和95.54 kA/m，試驗結(jié)果見表2、表3。

由表2、表3 可以看出，采用提精降渣磁選機1 次精選和普通磁選機2次精選，最終均能獲得鐵品位接近64%的鐵精礦；普通磁選機2次精選的鐵回收率為95.05%，低于提精降渣磁選機精礦回收率0.51 個百分點；提精降渣磁選機的尾礦磁性鐵品位更低。因此，應用提精降渣磁選機不僅可以簡化工藝流程，還可以提高分選指標［2］。

（2）山東華聯(lián)礦業(yè)股份有限公司用提精降渣磁選機與電磁淘洗精選機組合精選工藝替代反浮選工藝，最終精礦指標65.54%，全鐵作業(yè)回收率93.39%，磁性鐵作業(yè)回收率99.31%，精礦合格率95%以上。提精降渣磁選機+電磁淘洗精選機工藝比反浮選工藝精礦品位低0.16 個百分點，但精礦產(chǎn)率高2.84 個百分點，精礦全鐵回收率高1.22 個百分點，磁性鐵回收率高5個百分點。提精降渣磁選機+電磁淘洗精選機工藝流程短、結(jié)構(gòu)簡單、裝機功率低636 kW，而且不再需要選礦藥劑，避免了廢水處理和環(huán)境污染［3］。

2.4 大型智能立環(huán)高梯度磁選機

立環(huán)高梯度磁選機廣泛應用于中細粒級赤鐵礦、褐鐵礦、鈦鐵礦等弱磁性礦物的分選。隨著我國弱磁性礦物資源開發(fā)利用規(guī)模的不斷擴大，中小型立環(huán)高梯度磁選機單機處理量小、占地面積大、能耗高、智能化程度低等不足，給大型、智能、高效的立環(huán)高梯度磁選機創(chuàng)造了機會。華特磁電相應推出了最大規(guī)格LHGC-5000 型立環(huán)高梯度磁選機。該設備重點在背景磁感應強度、線圈結(jié)構(gòu)、潤滑、自動控制等方面進行了創(chuàng)新。幾種大型智能立環(huán)高梯度磁選機見表4。

2.4.1 產(chǎn)品特性

（1）線圈散熱均衡。立環(huán)高梯度磁選機線圈近似于矩形，扁平式結(jié)構(gòu)，冷卻路徑為兩側(cè)分流油冷卻或勵磁線水內(nèi)冷，熱功率較大。通過多年應用證明，采用全密封大流量外循環(huán)油水熱交換冷卻，流量大，散熱速度快，溫升不大于25 ℃，熱損耗較小。由于采用外置油水熱交換器，對水質(zhì)要求較低，維修簡單。通常線圈兩端各設進出油管，與油水熱交換器及油泵相連，兩側(cè)分流冷卻，散熱效果較好。

針對大型線圈兩側(cè)對稱分流冷卻易出現(xiàn)偏流問題，創(chuàng)新性采用腰鼓形線圈和傾斜流道結(jié)構(gòu)，內(nèi)設冷卻油分流裝置和雙油口強制流量分配等措施，解決了大型線圈冷卻介質(zhì)易偏流，線圈散熱不均難題。

（2）剖分式轉(zhuǎn)環(huán)。分選轉(zhuǎn)環(huán)是立環(huán)高梯度磁選機的核心部件之一，其結(jié)構(gòu)由中軸、輻板、轉(zhuǎn)環(huán)骨架等組成。在中小型立環(huán)中，通常為一體式圓環(huán)結(jié)構(gòu)，能夠滿足安裝移運要求。由于大型立環(huán)高梯度磁選機的轉(zhuǎn)環(huán)直徑大，徑向尺寸最大達到5 m，對于限高、限寬的橋梁、涵洞、高速收費處等建筑設施，運輸成為了難題。為解決上述問題，通過力學仿真分析，采用了分體式結(jié)構(gòu)，中心對稱剖分方式，保證了轉(zhuǎn)環(huán)剖分聯(lián)結(jié)強度及裝配定位精度，使轉(zhuǎn)環(huán)在強磁場狀態(tài)下受力變形小，磁選盒在分選腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)時能夠交替平滑受力，保證轉(zhuǎn)環(huán)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，解決了一體式結(jié)構(gòu)運輸超寬、超高的難題。

（3）智能化程度高。通常立環(huán)分選腔礦漿液位控制、潤滑、排污等依靠人工控制，故障報警多為人工觀察判斷，工作量大，自動化、智能化程度低。大型智能立環(huán)高梯度磁選機采用了先進的分選腔礦漿液位在線自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)超溫、滲漏報警，齒輪、軸承自動潤滑，傳動系統(tǒng)振動自動檢測，沖礦水自動過濾排污，勵磁軟啟動等自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了多點位自動控制功能。

利用物聯(lián)網(wǎng)、云存儲和大數(shù)據(jù)計算等技術(shù)，對設備進行遠程智能管控，實現(xiàn)了設備的遠程運維、運行參數(shù)智能尋優(yōu)、故障預判、重要維保及故障信息主動推送等功能，對設備進行全生命周期的管理。

2.4.2 同類產(chǎn)品比較

傳統(tǒng)的立環(huán)高梯度磁選機線圈冷卻方式有2種，水內(nèi)冷和外循環(huán)油水熱交換冷卻。水內(nèi)冷線圈由于勵磁線截面較小，用于冷卻水的流道孔小，散熱量較小，當磁場提高時，散熱能力受到限制。水質(zhì)不好時，很容易出現(xiàn)流道結(jié)垢堵塞等問題。水內(nèi)冷時冷卻水與銅管接觸也會引起腐蝕，造成線圈破壞［4］。

華特磁電生產(chǎn)的大型立環(huán)高梯度磁選機采用全密封大流量外循環(huán)油水熱交換冷卻技術(shù)，兩維傾斜流道，雙油口強制流量分配等措施，解決了大型線圈冷卻介質(zhì)易偏流、散熱不均的難題。與水內(nèi)冷線圈相比，浸油線圈內(nèi)部無腐蝕，流量大，溫升不大于25 ℃，杜絕了因水質(zhì)原因造成的水內(nèi)冷流道結(jié)垢、易堵塞問題，可靠性進一步提高。在相同處理量的條件下，分選腔背景磁場可達1.8 T。分選環(huán)直徑5 m的立環(huán)高梯度磁選機與普通分選環(huán)直徑3 m 的立環(huán)高梯度磁選機相比，單機處理能力提高6 倍以上，噸礦電耗降低45%以上，且分選效率及智能化程度進一步提高。

2.4.3 應用效果

華特磁電的大型立環(huán)高梯度磁選機在山東、江蘇、河北等地的應用表明，單機處理量大、能耗低、單位處理能力占地面積小、工藝布置簡單、投資費用省、自動化程度高、操作簡單方便，背景磁感應強度可達1.8 T，擴大了應用范圍。由于大型轉(zhuǎn)環(huán)介質(zhì)盒厚度增加，弱磁性物分選路徑加長，分選效果優(yōu)于中小立環(huán)高梯度磁選機。

2.5 電磁淘洗精選機

電磁淘洗精選機是一種高效剔除磁性礦物中單體脈石及連生體的新型設備，可用于磁性礦物的脫泥、淘洗、精選等，可代替筒式磁選機、磁團聚機、磁選柱等設備。華特磁電的電磁淘洗精選機在提精控尾、穩(wěn)定溢流、降低能耗等方面有創(chuàng)新成果。

2.5.1 結(jié)構(gòu)特性

華特磁電研發(fā)的電磁淘洗精選機設置2 個線圈交替循環(huán)控制拋尾，能夠通過脈沖磁場，更好地打散磁團微粒，使分離更準確、徹底，有效減少金屬流失。

固定磁場線圈采用全密封冷卻油冷卻，溢流對油腔殼體進行大面積冷卻，實現(xiàn)油水復合冷卻，散熱快速，從而可以增大固定線圈電流，獲得較大的磁場調(diào)節(jié)空間，最終達到增強控尾能力。

礦漿沿給料筒斜切線給入，漿料螺旋下行，以離心“高壓”散射方式到達底部，散料均勻，有利于破壞磁團聚，從而提高分選精度。

較大的給料筒筒徑，隔離了無磁及弱磁區(qū)，更有利于控制金屬流失。較大地占用分選筒內(nèi)溢流區(qū)體積，溢流區(qū)體積的下降對溢流面起到穩(wěn)定作用，明顯降低水耗。

2.5.2 同類產(chǎn)品比較

電磁淘洗機是20世紀末研發(fā)出的一種磁重聯(lián)選設備，用于控尾的勵磁線圈通常采用單個線圈，較易出現(xiàn)尾礦金屬流失現(xiàn)象。而華特電磁淘洗精選機采用上下疊放的2個勵磁線圈交替工作控尾，能有效降低尾礦磁性物料的流失。

采用離心“高壓”散射的給料方式，與普通電磁淘洗機相比，散料更均勻。給料器的筒徑加大，大面積隔離了無磁及弱磁區(qū)，更有利于控制尾礦品位，減少金屬流失。

采用浸油式全密封油冷線圈，與普通電磁淘洗機相比，溫度更低，功耗更小。

2.5.3 應用效果

在大孤山球團廠三選作業(yè)進行了電磁淘洗精選機與現(xiàn)一段脫水槽對比試驗、電磁淘洗精選機與細篩后的原三段選別對比試驗。前者在給礦品位41.74%的條件下，淘洗機精礦品位為54.81%、尾礦品位為9.37%、尾礦磁性鐵含量為1.19%，脫水槽精礦品位為49.34%、尾礦品位為10.14%、尾礦磁性鐵含量為0.98%，淘洗機的選別效率明顯高于磁力脫水槽。后者在給礦品位為63.05%的條件下，淘洗機精礦品位達66.08%，高于現(xiàn)場三段脫水槽+四段磁選機精礦品位1.5～2個百分點［5］，也取得了較好的選別效果。

2.6 細粒尾礦回收盤式磁選機

華特磁電研發(fā)的細粒尾礦回收用盤式磁選機具有磁場強度較強、磁包角較大，對細粒級磁性物料回收率較高、密封性能優(yōu)良等特點。

2.6.1 結(jié)構(gòu)特性

該細粒尾礦回收用盤式磁選機設有固定盤及旋轉(zhuǎn)盤，固定盤采用大包角，分別設強磁區(qū)、中磁區(qū)、弱磁區(qū)、無磁區(qū)，強磁區(qū)吸附尾礦中的磁性物，中磁區(qū)過渡，弱磁區(qū)集礦，無磁區(qū)卸礦。強磁區(qū)采用楔塊組合磁系，提升了吸附細粒磁性物料的能力；中磁區(qū)組合磁系磁場適當減弱，保證了細粒磁性物料沿設計軌跡運動，提高了物料的流動可靠性；弱磁區(qū)采用收縮磁系，磁場強度平滑下降，磁區(qū)末端收縮變窄，平滑過渡到無磁區(qū)，保證磁性物更加集中、精準導流，無漏礦。固定盤外套裝旋轉(zhuǎn)盤，并設有多級卸料擋板，阻擋了磁性物的回吸，卸礦干凈。旋轉(zhuǎn)盤采用無磁不銹鋼多級組合密封，雙傳動結(jié)構(gòu)，性能可靠。

2.6.2 同類產(chǎn)品比較

華特磁電研制的細粒級尾礦回收用盤式磁選機與同類產(chǎn)品相比，磁場強度高30%以上，包角增加20%以上，增加了中磁區(qū)，具有磁場強度高、磁系包角大、磁區(qū)過渡平滑、密封性好等特點，回收效果明顯高于普通回收機，特別適合細粒磁鐵礦粉的回收。

2.6.3 應用效果

該細粒級尾礦回收用盤式磁選機在鞍鋼大孤山球團廠的應用表明，尾礦中細粒磁鐵礦回收效果良好，尾礦磁性鐵品位最低降至0.3%，磁性鐵回收率達75%左右［6］，回收效果良好。

2.7 高頻脈動粉礦風力磁選機

高頻脈動粉礦風力磁選機是針對干旱缺水、寒冷地區(qū)的磁鐵礦分選研制的新型干式磁選設備，采用大包角、小極距、多磁極、磁脈動、高轉(zhuǎn)速、風力分選等設計理念，精礦品位顯著高于傳統(tǒng)干式磁選機，適用于高壓輥磨機產(chǎn)品或干式球磨產(chǎn)品的提純，也可從細粒鋼渣中回收強磁性礦物。

磁選機的磁系全部為高性能釹鐵硼材料，N、S極在圓周方向的交替排列使礦物在筒體表面多次翻滾；筒體內(nèi)設有磁脈動裝置，將吸附在滾筒表面的礦物進行反復團聚、分散；風刀的風來自風機，氣流以窄縫或孔狀噴吹到滾筒表面，強化礦物中的雜質(zhì)和貧連生體的剔除，從而可大幅度提高精礦品位。

筒體采用非金屬高強度耐磨材料制作，并在表面粘結(jié)有耐磨材質(zhì)，有效解決了不銹鋼類筒體因磁渦流導致傳動功率增大、筒體發(fā)熱等問題。

3 結(jié)論

（1）在我國鐵礦石資源品質(zhì)越來越差的今天，開發(fā)大型化、智能化、綠色高效的磁選設備是提高礦產(chǎn)資源利用率和產(chǎn)品品質(zhì)，走低成本開發(fā)之路的有效途徑。

（2）作為一家大型、技術(shù)水平領(lǐng)先的選礦設備生產(chǎn)企業(yè)，近20 a開發(fā)的先進磁選設備主要有大筒徑永磁濕式預選機、低溫超導磁選機、提精降渣磁選機、大型智能立環(huán)高梯度磁選機、電磁淘洗精選機、細粒尾礦回收盤式磁選機、高頻脈動粉礦風力磁選機等。